一文读懂共聚焦显微镜的系统组成

共聚焦显微镜作为半导体、材料科学等领域的重要成像设备，其核心优势在于突破传统光学显微镜的焦外模糊问题。光子湾科技深耕光学测量领域，其共聚焦显微镜技术优势落地为亚微米级精准测量、高对比度成像的实际能力，为精密器件检测与材料分析提供核心支撑，这一功能的实现，依赖于物镜、光源、扫描、针孔、检测、计算机控制等系统精密协同，各系统相互联动，共同构成完整的成像体系。

 

色散物镜

色散物镜

色散物镜是共焦系统的核心部件，主要有折射式、衍射式及混合式等设计。

折射式物镜技术成熟、加工简便、成本较低，在早期应用广泛，但存在色散非线性等问题。

衍射光学元件（如衍射透镜、菲涅尔波带片）具有更强的色散能力和更优的线性度，有利于系统轻量化与性能提升。

通过将折射与衍射元件组合，可有效提高系统的轴向色散范围、分辨率与线性度，改善成像质量，是当前色散物镜发展的重要方向。

 

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光源系统

与传统显微镜的宽场照明不同，共聚焦显微镜需要一个高强度的点光源。

激光器：通常采用多线氩离子激光器、氦氖激光器、固态激光器或半导体激光器。它们能提供高强度、单色性好、准直性好的光束，作为激发荧光样品的理想光源。现代系统通常配备多个激光器，以覆盖从紫外到红外的波长范围，满足不同荧光染料的激发需求。

 

扫描系统

共聚焦显微镜扫描示意图

负责控制激光束在样品上进行精确的逐点移动。

扫描振镜：核心是一对高速振动的反射镜。一个负责X轴扫描，另一个负责Y轴扫描。通过计算机精确控制它们的偏转角度，可以使激光焦点在样品焦平面上进行 raster 扫描。

扫描透镜组：与扫描振镜配合的一套透镜，确保激光束能平行地入射到物镜的后焦面，从而在样品上形成一个无畸变的、聚焦的扫描光点。

 

 

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针孔

针孔是位于检测光路中的一个微孔，精确处于物镜焦平面的共轭点。其核心作用是形成“共聚焦”：仅允许来自样品焦平面的荧光信号通过并被探测器接收，而将焦平面上下的杂散光阻挡在外，从而有效消除模糊，获得高对比度与高分辨率的图像。

 

 

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检测系统

检测系统负责接收并转换通过针孔的荧光信号。

光电倍增管（PMT）：常用探测器，感光性强，可放大微弱光子信号为电信号，单点特性与点扫描成像完美匹配。

光谱分光与检测系统：多色荧光成像需分离不同波长发射光。二向色镜可反射特定波长以下光、透过以上光，粗略分离激发光与发射光；分光棱镜或衍射光栅将混合发射光按波长展成光谱；可调狭缝或多通道PMT/APD 阵列，能精准选择特定波段荧光检测，避免通道串色。

 

 

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计算机控制系统及软件

共聚焦显微镜计算机控制系统及软件

控制硬件：调控激光器开关与强度、扫描振镜运动、Z 轴步进、针孔大小及 PMT 增益等参数。

图像采集软件：将PMT 逐点信号同步重建为二维图像，控制 Z 轴完成三维层扫。

图像处理与分析软件：提供去卷积、降噪、三维重建、荧光强度定量、共定位分析等后处理功能。

综上，共聚焦显微镜通过色散物镜、光源、扫描、针孔、检测与计算机控制等系统的精密协同，构建突破传统光学极限的高分辨率成像体系。其核心在于利用点扫描与共聚焦原理，消除焦外模糊，从而实现从二维切片到三维立体结构的精准解析，成为半导体及材料科学等领域不可或缺的表征技术。

 

 

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光子湾3D共聚焦显微镜

光子湾3D共聚焦显微镜是一款用于对各种精密器件及材料表面，可应对多样化测量场景，能够快速高效完成亚微米级形貌和表面粗糙度的精准测量任务，提供值得信赖的高质量数据。

 

超宽视野范围，高精细彩色图像观察

提供粗糙度、几何轮廓、结构、频率、功能等五大分析技术

采用针孔共聚焦光学系统，高稳定性结构设计

提供调整位置、纠正、滤波、提取四大模块的数据处理功能

光子湾共聚焦显微镜以原位观察与三维成像能力，为精密测量提供表征技术支撑，助力从表面粗糙度与性能分析的精准把控，成为推动多领域技术升级的重要光学测量工具。

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